工业纯钛的可焊性特点及焊接工艺要点

工业纯钛的可焊性特点及焊接工艺要点

1,高温下易氧化

工业纯钛的化工性质非常活泼,虽然常温下比较稳定,但在高温下易吸收氢,氧,氮等气体而变脆,使塑性显著下降.

为了防止上述有害气体的污染,在焊接时需要采用特殊的工艺措施.- - -

2,焊接线能量对焊接接头性能的影响

工业纯钛焊接接头的强度与母材相近,而塑性则明显比母材低,过热区最低.分析其原因有两个方面:

一方面由于钛材熔点高,导热性差,比热小,因此焊缝及过热区高温停留时间长,冷却速度慢,致使过热区出现粗大的晶粒,从而使塑性低.

另一方面,如果焊缝冷却速度很快时,会出现β相α相无扩散型转变.这种转变类似钢中的马氏体转变.而α相又不同于钢中的马氏体,它的过饱和程度较低,冷却越快;过饱和程度越高,α相越细密,塑性就越低.

因此,工业纯钛焊接时应选择适当的线能量,使热影响区的冷

却速度既不过慢,又不过快,从而防止晶粒严重长大及过量细小的α相存在.

3,焊接变形及冷裂纹倾向严重

由于钛材弹性模量比钢小,所以在同样的内应力情况下,钛的焊接变形大,而且回弹大,所以又难以矫正.

工业纯钛焊接时,有时会出现延迟裂纹.氢是引起焊接裂纹的主要原因.裂纹多出现在热影响区,该区含氢量高,从而析出TiH2量增加,使其脆性增加.另外,析出氢化物时体积膨胀引起较大的组织应力,再加上氢原子向高应力区扩散及聚集,导致裂纹产生.

减少焊接变形,防止裂纹的办法是采用正确的焊接程序,减少焊接接头上氢的来源.

4,易产生气孔

气孔是工业纯钛焊接中较常见的一种工艺缺陷.主要是氢气孔.钛焊缝气孔往往分布在熔合线附近,这是钛气孔一个特点. 防止产生气孔主要是减少氢的来源.使用高纯度的氩气,焊件及焊丝表面要认真清洗,去除水分,油污,氧化皮,有机纤维及

吸附的气体杂质.此外,要配合适宜的焊接工艺,如焊接速度等. 工业纯钛的焊接工艺要点

1,焊接环境:焊接环境要求通风,干燥,无尘并与钢结构预制场所隔离.风速小于2m/秒,以室内(或棚内)作业为好.湿度小于90%.

2,焊接器材

焊丝的化学成分和力学性能要与母材相当,要求高塑性时,纯度应比母材高.

氩气纯度大于等于99.99%,水分小于等于50ml/m3,露点低.

焊机应有高频引弧,电流衰减和气体延时保护装置.

氩气纯度对对接接头表面颜色及接头弯曲角的影响表3

氩气纯度(%)

,焊前准备

坡口采用机械方法加工.

坡口形状见图2.

坡口及焊丝的清理.焊前应认真对焊丝及坡口进行清理,这是工业纯钛焊接中重要的一步.清理方法可采用机械清理:用细

锉,奥氏体不锈钢丝刷或铣刀等,和化学清洗的方法.

将焊丝表面及坡口两侧25mm以内的氧化皮,油脂,毛刺和污物清理干净.最后用绸布沾丙酮或乙醇擦洗,以彻底除去油污及水分.清理完后必须在4小时内焊完,否则要重新清理.清理过的焊丝应在150~200℃下保温使用,取用时应戴清洁手套. 4,定位焊

工业纯钛的定位焊,一定要采用与正式焊接完全相同的焊接材料和焊接工艺,- - -.点焊处不得有裂纹,气孔,夹渣及氧化变色等缺陷,一旦发现缺陷应及时消除重焊.定位焊长度10mm 左右,间距150~200mm,高度不超过壁厚的2/3.

5,焊接方法

工业纯钛采用手工钨极氩弧焊.手法采用左焊法,见图3,图4.直流正接.焊接位置采用平

焊接方向

板材试件焊接方式图4 管状试件焊接方式

焊和管口的转动焊.在不妨碍观察的前提下,弧长越短越好,不

摆动或少摆动.焊接层数越少越好,以免引起晶粒粗大.

宜采用较小的焊接规范.热输入量小于,等于35000J/cm,层间温度小于,等于200℃,小电流和较慢的焊接速度.这样即可以防止过热产生粗晶,又可防止或减少气孔,裂纹,咬边等焊接缺陷.

钛合金焊接时,气体保护非常重要,焊缝正反面都必须加保护气,正面必须要加保护拖罩,同时要尽可能减少焊缝氢的含量.其工艺如下:

1.焊前准备:用机械清理法去除表面氧化皮,然后用酸洗,洗后用水冲干,临焊前用丙酮或酒精擦洗,且在四小时内要焊完,否则重新清理.焊丝也要酸洗,最好经过真空脱氢处理,焊前也用丙酮脱脂.

2.焊接方法:目前用得最多的是钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊.

3.保护气纯度不得低于99.99%,含氧量小于0.002%,氮小于0.005%,氢小于0.002%,水分小于

0.001mg/L.在焊接过程中,必须对400度以上区域加强保护,也就得设制一个保护气拖罩,背面也得有保护气设施. 4焊丝的选择:一般选用TA3或TA7焊丝.

5.工艺参数:选用较小电流与焊速,选用较大的喷嘴,氩气流量在8~12L/min,保护罩内保护气应充足,钨极直径在1.0~3.0内,焊丝在1.6~3.0内,钨极端磨成30~45度角,焊接电流为钨极直径的30~40倍左右.